Αυτή η νέα ανακάλυψη μειώνει δραματικά την ανάγκη για ένα σπάνιο και ακριβό μέταλλο που χρησιμοποιείται επί του παρόντος στην παραγωγή καυσίμου υδρογόνου
interestingengineering.com.
Το μυστικό, φαίνεται, θα μπορούσε να είναι η ανάμειξη λίγου μαγγανίου με το πολύ πιο σπάνιο ιρίδιο που συνήθως απαιτείται σήμερα.
Προς το παρόν, η παραγωγή υδρογόνου απαιτεί έναν καταλύτη για να σπάσει τους δεσμούς του νερού και να απελευθερώσει το υδρογόνο.
Ο καλύτερος από αυτούς τους καταλύτες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι τώρα ήταν το ιρίδιο.
Ωστόσο, αυτό το σπάνιο μέταλλο μετάβασης είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί, γεγονός που καθιστά ακριβή τη χρήση του χύμα.
«Το ιρίδιο είναι τόσο σπάνιο που η κλιμάκωση της παγκόσμιας παραγωγής υδρογόνου στην κλίμακα terawatt εκτιμάται ότι απαιτεί ιρίδιο 40 ετών», λέει ο συγγραφέας Shuang Kong.
Ωστόσο, οι ερευνητές του RIKEN ανακάλυψαν ότι το μαγγάνιο μπορεί να βοηθήσει στην ανύψωση βαρέων βαρών, επιτρέποντας μείωση έως και 95% της απαιτούμενης περιεκτικότητας σε ιρίδιο.
Είναι σημαντικό ότι η μείωση αυτού του πολύ ιριδίου ως κύριου καταλύτη δεν επηρεάζει σημαντικά την παραγωγή υδρογόνου.
Εάν κλιμακωθεί, αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνει το καύσιμο υδρογόνου μια ρεαλιστική εναλλακτική λύση στα καύσιμα με βάση τον άνθρακα.
Ίσως το μαγγάνιο είναι το μυστικό για ένα μέλλον πράσινου Η2
Αυτό ισχύει ιδιαίτερα δεδομένου ότι το 70% της Γης καλύπτεται από τον ακατέργαστο πόρο που απαιτείται για την παραγωγή καυσίμων: το νερό. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη δυνατή η εξαγωγή υδρογόνου από το νερό σε κλίμακα που συναγωνίζεται την παραγωγή ενέργειας με βάση τα ορυκτά καύσιμα.
Η τρέχουσα παγκόσμια παραγωγή ενέργειας είναι περίπου 18 τεραβάτ. Οι εναλλακτικές και φιλικές προς το περιβάλλον μέθοδοι παραγωγής ενέργειας για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων πρέπει να είναι ικανές να παράγουν ενέργεια με τους ίδιους ρυθμούς.
Η ομάδα εργάζεται για την ανάπτυξη βιώσιμων καταλυτών χρησιμοποιώντας κοινά μέταλλα γης. Η πρόσφατη επιτυχία τους αφορούσε τη σταθεροποίηση της παραγωγής πράσινου υδρογόνου σε υψηλό επίπεδο χρησιμοποιώντας οξείδιο του μαγγανίου ως καταλύτη.
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να διαρκέσει αρκετά χρόνια για να επιτευχθεί παραγωγή σε βιομηχανικό επίπεδο.
«Χρειαζόμαστε έναν τρόπο να γεφυρώσουμε το χάσμα μεταξύ των ηλεκτρολυτών με βάση σπάνια μέταλλα και κοινά μέταλλα, έτσι ώστε να μπορούμε να κάνουμε μια σταδιακή μετάβαση για πολλά χρόνια σε πλήρως βιώσιμο πράσινο υδρογόνο», λέει ο Nakamura.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν τρόπο να διατηρηθεί η παραγωγή υδρογόνου σε έναν ηλεκτρολύτη με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) χρησιμοποιώντας λιγότερο ιρίδιο. Αυτό το πέτυχαν απλώνοντας μεμονωμένα άτομα ιριδίου σε ένα κομμάτι οξειδίου του μαγγανίου, εμποδίζοντάς τα να συσσωρευτούν μεταξύ τους.
Χρειάζεται περισσότερη έρευνα
Με το νέο καταλύτη, η παραγωγή υδρογόνου ήταν δυνατή συνεχώς για περισσότερες από 3000 ώρες (περίπου 4 μήνες) με απόδοση 82% χωρίς καμία υποβάθμιση.
«Η απροσδόκητη αλληλεπίδραση μεταξύ οξειδίου του μαγγανίου και ιριδίου ήταν το κλειδί για την επιτυχία μας.
Αυτό συμβαίνει επειδή το ιρίδιο που προέκυψε από αυτή την αλληλεπίδραση ήταν στη σπάνια και εξαιρετικά ενεργή κατάσταση οξείδωσης +6», λέει ο συν-συγγραφέας Ailong Li.
Ο Nakamura πιστεύει ότι το επίπεδο παραγωγής υδρογόνου που επιτυγχάνεται με τον νέο καταλύτη έχει μεγάλες δυνατότητες για άμεση χρησιμότητα.
«Αναμένουμε ότι ο καταλύτης μας θα μεταφερθεί εύκολα σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου. Αυτό θα αυξήσει αμέσως την ικανότητα των σημερινών ηλεκτρολυτών PEM».
Η ομάδα σκοπεύει να συνεχίσει τη μελέτη της χημικής αλληλεπίδρασης μεταξύ του ιριδίου και του οξειδίου του μαγγανίου για να περαιτέρω μείωση της απαιτούμενης ποσότητας ιριδίου.
www.worldenergynews.gr
